KR20140118344A - Device for actuating underwater wearable robots and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수중 작업 시 작업자에게 착용되어 작업자의 움직임을 효율적으로 보조하기 위한 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 착용 로봇(Wearable Robot)은 사람이 착용하여 인체의 근력을 지원하거나 보조하는 수단으로서, 대부분 큰 힘을 내기 위해 유압 장치 등을 이용하여 구동하고 있다.2. Description of the Related Art In general, a wearable robot is a means for supporting or assisting a muscular strength of a human body to be worn by a person, and is driven by a hydraulic device or the like in order to provide a large force.
선 출원된 대한민국 공개특허공보 10-2012-0105194호(2012.09.25)에는 무게, 부피, 소음, 진동 및 에너지 효율이 개선된 착용 로봇이 개시된바 있다. 도 1은 종래의 착용 로봇의 유압 장치를 도시한 구성도이다. A wearable robot having improved weight, volume, noise, vibration and energy efficiency has been disclosed in Korean Published Patent Application No. 10-2012-0105194 (2012.09.25). 1 is a block diagram showing a hydraulic apparatus of a conventional wearing robot.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 착용 로봇(100)은 상부 다리 파트(101)와 하부 다리 파트(103)에 각각 연결되어 다리 운동을 보조하는 유압 실린더와 같은 유압 액추에이터(10)에 유압을 공급하도록 이루어진다. 상기 착용 로봇(100)은 유압 장치를 포함하며, 유압 장치는 유압 펌프(40)와 유량 제어 밸브(70)를 구비한다.1, a conventional
유압 펌프(40)는 작동유가 저장되어 있는 오일 탱크(41)와 유압 액추에이터(10)를 연결하는 공급 유로(1)에 설치된다. 상기 유압 펌프(40)는 작동유가 저장되어 있는 오일 탱크(41)에 연결되어, 오일 탱크(41)에 저장된 작동유를 가압할 수 있도록 구성되며, 전기 모터(30)에 의해 구동된다. 즉, 전기 모터(30)와 유압 펌프(40)는 작동유를 가압하여 유압 액추에이터(10)로 공급하는 기능을 한다. 상기 유압 펌프(40)는 전기 모터(30)에 연결되어 단 방향으로 작동하는 유압 펌프로 구성될 수 있다. 전기 모터(30)는 모터 컨트롤러(31)의 제어 신호에 의해 작동에 제어되며, 모터 컨트롤러(31)는 메인 컨트롤러(200)의 제어 신호를 수신하고 그에 대응하는 제어 신호를 모터(30)로 출력한다. The
유량 제어 밸브(70)는 유압 액추에이터(10)와 유압 펌프(40)를 연결하는 공급 유로(1)에서 분기되어 유압을 배출하는 통로인 배출 유로(3)에 설치된다. 상기 유량 제어 밸브(70)는 밸브 컨트롤러(71)의 제어 신호에 의해 작동이 제어되며, 밸브 컨틀롤러(71)는 메인 컨트롤러(200)에서 출력되는 제어 신호에 따라 유량 제어 밸브(70)의 작동을 제어하기 위한 신호를 생성하여 출력한다. 이 경우, 압력 센서(60)가 유압 액추에이터(10)로 작동유를 공급하는 공급 유로(1)에 설치되며, 신호 프로세서(61)는 압력 센서(60)의 출력 신호를 처리하여 메인 컨트롤러(200)로 전송한다. 아울러, 유압 액추에이터(10)와 유압 펌프(40) 사이의 공급 유로(1) 상에 체크 밸브(50)가 구비된다. 미설명된 부호 52는 어큐뮬레이터이다.The
이와 같이 구성되는 종래의 착용로봇은 대기의 환경에서 육상의 작업을 목적으로 개발되고 있다. 상기 착용로봇은 항상 지면을 밟고 이동하며, 자중과 중량물의 무게를 지탱하고 말단부를 제어하여 작업을 하기 위해 유공압 실린더나 모터를 사용하여 관절을 구동하게 된다.Conventional worn robots configured in this manner are being developed for the purpose of working on land in an atmospheric environment. The wearer robot always moves on the ground and drives the joint using a pneumatic cylinder or a motor to support the weight of the weight and the weight and control the distal end.
하지만, 수중에서는 착용로봇을 착용한 착용자가 거의 항상 물 위에 떠 있는 상태이기 때문에, 특정 링크를 움직임에 있어서 반작용의 영향이 매우 크다. 아울러, 링크를 움직일 때 물의 저항이 공기에 비해 크고 조류의 영향을 많이 받게 된다. 따라서, 종래의 착용로봇을 이용하는 경우 각 관절을 직접 구동하게 되면 작업 영역의 좌표를 기준으로 말단부를 원하는 위치로 제어하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 수중에서 이동 시 각 관절을 직접 구동하게 되면 유영 등에 있어서 에너지의 사용이 비효율적이고 반응성이 저하되며 착용자의 움직임을 강제하는 방식을 피하기 어려운 문제점 등이 있다.However, since a wearer wearing a wearing robot almost floats on the water in the water, the influence of the reaction in the movement of the specific link is very large. In addition, when moving the link, the resistance of the water is greater than that of the air, and it is affected by the currents. Therefore, when the conventional worn robot is used, there is a problem that it is difficult to control the distal end to a desired position based on the coordinate of the working area if each joint is directly driven. In addition, if each joint is directly driven when moving in water, there is a problem that the use of energy is ineffective in swimming and the like, the reactivity is lowered, and the method of forcing the movement of the wearer is difficult to avoid.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 착용자가 물의 저항을 쉽게 이기고, 말단부를 신속하게 구동시킴과 아울러 전방향으로 구동 가능한 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve such a conventional problem, the present invention aims to provide a driving apparatus for a wearable robot for underwater work which enables a wearer to easily win the resistance of the water and quickly drive the distal end portion, and to drive in all directions, and a control method thereof have.
본 발명에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치는 작업자에게 착용되는 구동 본체와, 상기 구동 본체에 설치되어 공급되는 유체를 분사함으로써 추진력을 발생시키는 노즐부를 포함하며, 상기 구동 본체는 작업자의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용되고, 상기 노즐부는 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시킨다.The apparatus for driving an underwater work wear robot according to the present invention includes a drive body to be worn by an operator and a nozzle unit to generate a propulsive force by jetting a fluid supplied to the drive body, The nozzle unit generates a linear movement force in the three axial directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis and a rotational force in the uniaxial direction.
한편, 본 발명에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 제어 방법은 작업자의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용되는 구동 본체와, 상기 구동 본체에 설치되어 공급되는 유체를 분사함으로써 추진력을 발생시키는 노즐부를 포함하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 제어 방법으로서, 힘센서를 통해 작업자가 움직이려는 방향의 힘 벡터 정보를 측정하고, 상기 측정된 힘 벡터 정보를 바탕으로 상기 노즐부가 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시키는 것을 특징으로 한다.A control method of a driving apparatus for an underwater work wear robot according to the present invention comprises a driving body which is worn on the distal end of a body, which is at least one of a wrist or an ankle of a worker, Wherein the controller is configured to measure force vector information in a direction in which the worker is to be moved through the force sensor and to calculate the force vector information based on the measured force vector information, A linear movement force in the three-axis directions of the Y-axis and the Z-axis and a rotational force in the one-axis direction are generated.
본 발명에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법은 착용로봇의 말단부를 작업장의 좌표에 대해 자유롭게 움직일 수 있도록 직접 구동하기 때문에 작업자가 물의 저항을 이기고 말단부를 빠르게 움직일 수 있도록 보조하며, 수중 이동 시 사지 말단부의 노즐을 이용하여 전 방향에 대해 미세한 이동과 고속 이동을 정밀하게 제어할 수 있는 매우 유용한 발명이다.The driving device and the control method for the underwater work wear robot according to the present invention directly operate the end portion of the wear robot so as to freely move relative to the coordinates of the work space, thereby assisting the worker to overcome the resistance of water and move the end portion quickly, It is a very useful invention that can precisely control the fine movement and the high-speed movement with respect to all directions by using the nozzle at the distal end of the movement.
도 1은 종래의 착용 로봇의 유압 장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 착용 상태를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 개략적인 구성을 전역(Global) 좌표계에서 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 개략적인 구성을 지역(Local) 좌표계에서 도시한 것이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치에서 측정되는 힘의 크기와 추진력을 도시한 도표이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 일부를 확대 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a view showing a hydraulic device of a conventional wearing robot,
FIG. 2 illustrates a state in which the driving device of the underwater work robot is worn according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 illustrates a schematic configuration of a driving apparatus for an underwater work robot according to an embodiment of the present invention in a global coordinate system,
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a driving apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention in a local coordinate system,
FIG. 5 is a graph showing a magnitude of a force and a propulsive force measured in a driving device of an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention,
FIG. 6 is an enlarged perspective view of a part of a driving apparatus for an underwater work robot according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면에 따라서 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a description will be made in detail of a technical arrangement of a driving apparatus and a control method thereof for an underwater work wear robot according to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 착용 상태를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 개략적인 구성을 전역(Global) 좌표계에서 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 개략적인 구성을 지역(Local) 좌표계에서 도시한 것이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치에서 측정되는 힘의 크기와 추진력을 도시한 도표이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 일부를 확대 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a view showing a state in which a driving apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention is worn, FIG. 3 is a schematic view showing a schematic configuration of a drive apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a driving apparatus for a water-wearing robot according to an embodiment of the present invention in a local coordinate system, and FIG. FIG. 6 is a perspective view illustrating an enlarged view of a part of a driving apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention .
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치는 구동 본체(931)(932)와, 추진기(95)와, 호스(97)와, 밸브(94)와, 노즐부(91)와, 힘센서를 포함한다.2 to 6, a driving apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention includes a
구동 본체(931)(932)는 작업자(99)에게 착용되는 것으로서, 작업자(99)의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용된다. 본 실시 예에서는 구동 본체(931)(932)가 작업자(99)의 손목 및 발목 모두에 착용된 예를 설명하기로 하며, 상세한 구조 및 작동 설명은 손목에 착용된 구동 본체(931)를 대표로 설명하기로 한다. 아울러, 설명의 편의를 위해, 도 3에 도시된 좌표계는 전역(Global) 좌표계이며, 도 4에 도시된 좌표계는 지역(Local) 좌표계로 정의한다.The
상기 구동 본체(931)는 내측 링크(982)와, 와이어(981)를 구비한다. 내측 링크(982)는 작업자(99)의 손목에 밀착 착용되며, 구동 본체(931)의 내측에 이격 배치된다. 이 경우, 발목에 착용되는 구동 본체(932)에도 발목에 밀착 착용되는 내측 링크가 동일하게 구비된다. 상기 내측 링크(982)와 구동 본체(931)의 사이에는 공간부(983)가 형성된다. 상기 내측 링크(982)는 탄성 소재의 밴드로 구성되는 것이 바람직하다.The
와이어(981)는 탄성을 갖는 소재로 이루어지고, 상기 내측 링크(982)와 구동 본체(931)의 사이를 연결한다. 와이어(981)는 내측 링크(982)를 중심으로 4개가 방사형으로 배치되며, 각각의 와이어(981)들의 길이는 서로 동일하게 형성된다. 결국, 와이어(981)는 후술할 힘센서와 작업자(99)의 말단, 즉, 손목을 연결하게 된다.The
이와 같이, 힘센서와 손목을 연결함에 있어서 강체를 사용하지 않고 플렉시블(Flexible)한 와이어(981)를 사용하여 연결함으로써, 작업자(99)의 착용감을 향상시킬 수 있고 의도치 않은 급작스런 노즐부(91)의 분사로 인해 작업자(99)가 직접 물리적 충격을 받는 현상을 방지할 수 있다.As described above, when the force sensor is connected to the wrist using a
추진기(95)는 작업자(99)의 등에 부착되어 워터제트추진기의 형태로 동력원을 발생시키는 것으로서, 내연기관의 구조로 구현될 수 있다. 이 경우, 추진기(95)는 펌프를 구동시켜 추진력을 생성할 수 있다. 호스(97)는 구동 본체와 추진기(95)를 연결시켜, 추진기(95)의 유체를 구동 본체의 노즐부(91)로 이송하는 기능을 한다. 이 경우, 유체는 물로 구성될 수 있다. 밸브(94)는 호스(97)의 내부를 유동하는 유체의 유동량을 제어하는 기능을 한다. 상기 밸브(94)는 솔레노이드 밸브의 형태로 구현될 수 있다.The
상기 추진기(95)에서 발생되는 추진력은 착용로봇의 링크를 따라 고정된 호스(97)를 통해서 착용로봇의 링크 곳곳으로 전달되며, 노즐부(91)를 통해 분사되는 물의 속도와 양을 독립적으로 제어함으로써 추진력을 조절할 수 있다. 즉, 노즐부(91)에서 분사되는 추진력은 각 노즐 별로 독립되게 비례 제어될 수 있다.The propulsive force generated in the
노즐부(91)는 상기 구동 본체(931)에 설치되어, 공급되는 유체를 분사함으로써 추진력을 발생시킨다. 상기 노즐부(91)는 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시킨다.The
상기 노즐부(91)는 Z축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제1 노즐(911) 및 제2 노즐(912)과, Y축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제3 노즐(913) 및 제4 노즐(914)과, X축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제5 노즐(915) 및 제6 노즐(916)을 구비한다. 또한, 상기 제1 노즐(911) 및 제2 노즐(912)이 동시에 추진될 때 중심축에 대해 오프셋(Offset)이 형성되어, X축에 대한 일방향 토크가 발생된다. 아울러, 상기 제3 노즐(913) 및 제4 노즐(914)이 동시에 추진될 때 중심축에 대한 오프셋이 형성되어, X축에 대한 타방향 토크가 발생된다.The
즉, 착용로봇의 사지 말단부, 즉, 손목 및 발목에 6개의 독립된 노즐을 구비하여 말단부가 즉각적으로 움직이도록 하는 3축의 힘과 1축의 회전 토크를 생성한다. 아울러, 2개의 노즐이 하나의 그룹을 이루어 서로 상반된 방향으로 부착되며, 하나의 축에 대한 정방향 및 역방향 추진력을 발생시킨다. That is, six independent nozzles are provided at the extremities of the worn robot, i.e., the wrist and the ankle, to generate a three-axis force and a one-axis rotation torque to cause the distal end to instantly move. In addition, the two nozzles form a group and are attached in opposite directions to each other, generating forward and reverse thrust for one axis.
더욱 상세하게는, 제1 노즐(911) 및 제2 노즐(912)이 Z축에 대한 추진력을 발생시키고, 제3 노즐(913) 및 제4 노즐(914)이 Y축에 대한 추진력을 발생시키며, 제5 노즐(915) 및 제6 노즐(916)이 X축에 대한 추진력을 발생시킨다. 아울러, 한 쌍을 이루는 2개의 노즐을 중심축에 대해 오프셋을 주어 설치한다. 즉, 제1 노즐(911)과 제2 노즐(912)은 Z축 선상에서 서로 미세하게 엇갈리게 배치되며, 제3 노즐(913)과 제4 노즐(914)이 Y축 선상에서 서로 미세하게 엇갈리게 배치되어 있다.More specifically, the
이와 같이 구성됨에 따라, 동일 축상에 위치한 2개의 노즐이 동시에 추진될 때 축에 대해 회전 운동이 발생한다. 즉, 제1 노즐(911)과 제2 노즐(912)이 동시에 추진될 때 X축에 대한 역방향의 토크가 발생되며, 제3 노즐(913)과 제4 노즐(914)이 동시에 추진될 때 X축에 대한 정방향의 토크가 발생된다.With this arrangement, rotational motion occurs about the axis when two nozzles located on the same axis are simultaneously driven. That is, when the
착용로봇은 몸통에서부터 사지의 말단부까지 강체로 이루어진 링크들이 관절로 연결된 구조를 가지며, 이로 인해 Y축과 Z축에 대한 회전토크는 관절축의 수직방향 노즐을 추진하여 생성할 수 있다. 즉, Z축에 대한 정방향 회전력은 제3 노즐(913)을 구동시켜 발생시킬 수 있다. Y축과 Z축에 대한 회전으로 인해 각 관절에 반대 방향으로 발생하는 토크를 완화시키기 위해 각 관절에는 작업자(99)의 움직임에 부담이 되지 않는 범위 내에서 스프링-댐퍼를 구비하여 중립 위치를 유지하도록 구성함이 바람직하다.The wearable robot has a structure in which links made of a rigid body from the body to the extremities of the limbs are jointed to each other, so that the rotational torque about the Y axis and the Z axis can be generated by pushing the vertical direction nozzle of the joint axis. That is, the forward rotational force with respect to the Z-axis can be generated by driving the
힘센서는 구동 본체(931)와 와이어(981)의 연결 부위에 배치되는 것으로서, 상기 노즐부(91)의 구동을 제어하기 위해 작업자(99)가 움직이려는 방향의 힘을 측정하는 기능을 수행한다. 상기 힘센서는 작업자(99)의 말단부, 즉, 손목 및 발목에 각각 4개가 설치되며 3축 힘센서의 형태로 구현된다. The strong work is disposed at a connection portion between the driving
즉, 상기 힘센서는 제1 힘센서(961), 제2 힘센서(962), 제3 힘센서(983) 및 제4 힘센서(964)로 구성되며, 전술한 바와 같이 약간의 탄성을 갖는 와이어(981)을 통해 작업자(99)의 손목 및 발목에 착용되는 밴드 형태의 내측 링크(982)에 연결된다. 상기 와이어(981)는 당겨질 때만 힘을 전달하게 되며, 내측 링크(982)와 구동 본체(931)의 사이에 작업자(99)의 손목 및 발목이 자유롭게 움직일 수 있도록 공간부(983)가 확보된다. 작업자(99)의 팔뚝과 허벅지는 구동 본체(931)와 바인딩 등으로 견고하게 체결되어 있다. 이 경우, 구동 본체(931)의 내측에는 연신 소재의 완충재(939)가 부착되는 것이 바람직하다.That is, the forceps is composed of a
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 제어 방법은 작업자(99)의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용되는 구동 본체와, 상기 구동 본체에 설치되어 공급되는 유체를 분사함으로써 추진력을 발생시키는 노즐부(91)를 포함하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 제어 방법으로서, 힘센서를 통해 작업자(99)가 움직이려는 방향의 힘 벡터 정보를 측정하고, 상기 측정된 힘 벡터 정보를 바탕으로 상기 노즐부(91)가 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시킨다.Meanwhile, a method of controlling a driving apparatus for an underwater work wear robot according to an embodiment of the present invention includes a driving body that is worn on a distal end portion of at least one of wrists or ankles of a
즉, 4개의 3축 힘센서로부터 측정되는 힘의 방향은 구동될 노즐부(91)를 결정하며, 도 5에 도시된 것처럼 측정되는 힘의 크기에 비례하여 해당 노즐부(91)의 추진력을 발생시킨다. 이 경우, 도 5에서 K는 비례 상수이다. 예를 들어, 도 4에서 지역(Local) 좌표계에 대해 제1 힘센서(961)에 X축 방향으로만 힘이 측정된 경우, 작업자(99)는 도 3에 도시된 전역(Global) 좌표계에 대해 -Z축 방향으로 움직이길 원하는 것이므로, 제2 노즐부(912)를 구동시켜 측정된 힘 값에 비례하는 추진력을 발생시킨다.That is, the direction of the force measured from the four three-axis force sensors determines the
이와 같이, 3축 힘센서 4개에서 측정되는 힘 벡터 정보를 바탕으로 구동시킬 노즐부(91)와 추진력을 결정하여 적정량의 추진력으로 제어를 수행할 수 있다. 이 경우, 작업자의 말단부에 고정된 6개의 노즐부를 밸브를 통해 실시간으로 미세 제어 가능하기 때문에, 작업자의 의도가 민감하게 반영되어 급작스런 추진 없이 부드러운 제어를 수행 가능하다.In this way, it is possible to determine the thrust force with the
지금까지 본 발명에 따른 수중작업용 착용로봇의 구동 장치 및 이의 제어 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. It is understandable. Accordingly, the scope of the true technical protection should be determined by the technical idea of the appended claims.
91 : 노즐부 95 : 추진기
961 : 제1 힘센서 962 : 제2 힘센서
963 : 제3 힘센서 964 : 제4 힘센서
97 : 호스 99 : 작업자
94 : 밸브91: nozzle part 95: propeller
961: first force sensor 962: second force sensor
963: Third force sensor 964: Fourth force sensor
97: Hose 99: Operator
94: Valve
Claims (8)
상기 구동 본체는 작업자(99)의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용되고,
상기 노즐부(91)는 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.And a nozzle unit 91 for generating a driving force by jetting a fluid supplied to the driving body and being supplied to the driving body;
The driving body is worn on the distal end of the body, which is at least one of the wrist or ankle of the worker 99,
Wherein the nozzle unit (91) generates a linear movement force in three axial directions of an X axis, a Y axis and a Z axis and a rotational force in a uniaxial direction.
상기 노즐부(91)는:
상기 Z축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제1 노즐(911) 및 제2 노즐(912)과;
상기 Y축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제3 노즐(913) 및 제4 노즐(914)과;
상기 X축 방향에 대해 서로 다른 방향으로 유체를 분사시키는 제5 노즐(915) 및 제6 노즐(916)을 구비하는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.The method according to claim 1,
The nozzle unit 91 includes:
A first nozzle 911 and a second nozzle 912 for jetting fluid in different directions with respect to the Z-axis direction;
A third nozzle 913 and a fourth nozzle 914 for jetting fluid in different directions with respect to the Y-axis direction;
And a fifth nozzle (915) and a sixth nozzle (916) for jetting the fluid in different directions with respect to the X-axis direction.
상기 제1 노즐(911) 및 제2 노즐(912)이 동시에 추진될 때 중심축에 대해 오프셋(Offset)이 형성되어 X축에 대한 일방향 토크가 발생되고, 상기 제3 노즐(913) 및 제4 노즐(914)이 동시에 추진될 때 중심축에 대한 오프셋이 형성되어 X축에 대한 타방향 토크가 발생되는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.3. The method of claim 2,
An offset is generated with respect to the central axis when the first nozzle 911 and the second nozzle 912 are simultaneously driven so that a one-way torque is generated with respect to the X axis, and the third nozzle 913 and the fourth nozzle 912 Wherein an offset relative to the central axis is formed when the nozzle (914) is simultaneously driven to generate a torque in the other direction with respect to the X axis.
작업자(99)의 등에 부착되어 동력원을 발생시키는 추진기(95)와, 상기 구동 본체와 추진기(95)를 연결시켜 상기 추진기(95)의 유체를 구동 본체의 노즐부(91)로 이송하기 위한 호스(97)와, 상기 호스(97)의 내부를 유동하는 유체의 유동량을 제어하는 밸브(94)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.The method according to claim 1,
A hose 95 for transferring the fluid of the propeller 95 to the nozzle unit 91 of the driving body by connecting the driving body and the propeller 95 to the hinge 95, And a valve (94) for controlling the flow amount of the fluid flowing in the hose (97).
상기 구동 본체는 작업자(99)의 손목 또는 발목 중 적어도 하나인 신체의 말단부에 착용되고,
상기 노즐부(91)의 구동을 제어하기 위해 작업자(99)가 움직이려는 방향의 힘을 측정하는 힘센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.And a nozzle unit 91 for generating a driving force by jetting a fluid supplied to the driving body and being supplied to the driving body;
The driving body is worn on the distal end of the body, which is at least one of the wrist or ankle of the worker 99,
And a force sensor for measuring a force in a direction in which the worker (99) moves in order to control the driving of the nozzle unit (91).
상기 구동 본체는:
상기 구동 본체의 내측에 이격 배치되어 구동 본체와의 사이에 공간부(983)를 형성하며, 작업자(99)의 손목 또는 발목에 밀착 착용되는 내측 링크와;
상기 내측 링크와 구동 본체의 사이를 연결하고, 탄성을 가지며, 상기 내측 링크를 중심으로 방사형으로 배치되는 와이어를 구비하고,
상기 힘센서는 구동 본체와 와이어의 연결 부위에 배치되는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.6. The method of claim 5,
The driving body includes:
An inner link spaced from the inside of the driving body to form a space portion 983 between the driving body and the wrist or ankle of the worker;
A wire connected between the inner link and the drive main body and having elasticity and radially arranged around the inner link,
Wherein the forceps is disposed at a connection portion between the driving body and the wire.
상기 내측 링크는 탄성 소재의 밴드로 구성되는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치.The method according to claim 6,
Wherein the inner link is made of a band of elastic material.
힘센서를 통해 작업자(99)가 움직이려는 방향의 힘 벡터 정보를 측정하고, 상기 측정된 힘 벡터 정보를 바탕으로 상기 노즐부(91)가 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향의 직선 이동 힘과 1축 방향의 회전 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 수중작업용 착용로봇의 구동 장치의 제어 방법.And a nozzle unit 91 for generating a driving force by jetting a fluid supplied to the driving body and worn on the distal end of the body, which is at least one of the wrist or ankle of the worker 99, The control method comprising:
The force vector information of the direction in which the worker 99 is about to be moved is measured through the force sensor, and based on the measured force vector information, the nozzle unit 91 is moved along the three axes of the X axis, Y axis and Z axis Wherein the control unit generates the force and the rotational force in the uniaxial direction.
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KR1020130034054A KR20140118344A (en) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | Device for actuating underwater wearable robots and method for controlling the same |
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KR101995740B1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-07-03 | 박지현 | Underwater propellant device with data transfering device in submarine |
-
2013
- 2013-03-29 KR KR1020130034054A patent/KR20140118344A/en not_active Application Discontinuation
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KR101995740B1 (en) * | 2019-01-18 | 2019-07-03 | 박지현 | Underwater propellant device with data transfering device in submarine |
WO2020149482A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | 박지현 | Underwater thruster having underwater data transmission device attached thereto |
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